Ученые вызвали приступ у «сердца-на-чипе»

Биоинженеры из Университета Южной Калифорнии (США) разработали микромасштабную модель, которая может воспроизвести ключевые аспекты инфаркта миокарда. Это устройство – «сердечный-приступ-на-чипе» – однажды сможет помочь в разработке новых препаратов от сердечных заболеваний и персонализированных лекарств, передает EurekAlert!. Разработка описана в журнале Science Advances.

Сердечные приступы возникают, когда жир, холестерин и другие вещества в коронарных артериях резко снижают приток богатой кислородом крови к части сердца. Если пациент выживает после сердечного приступа, со временем он может становиться все более утомленным, ослабленным и больным; некоторые умирают из-за сердечной недостаточности. Это потому, что клетки сердца не восстанавливаются, как другие мышечные клетки. В месте повреждения появляются иммунные клетки, некоторые из которых могут быть вредными. Кроме того, образуются рубцы, ослабляющие сердце и количество крови, которое оно может перекачивать.

Чтобы лучше понимать, как сердечные клетки в здоровой и поврежденной частях сердца «общаются» друг с другом и как и почему они меняются после инфаркта, ученые решили разработать модель сердечного приступа.

Модель собрана таким образом. В ее основании находится микрофлюидное устройство размером 22 на 22 миллиметра, сделанное из резиноподобного полимера PDM. На противоположных сторонах – два канала, через которые проходят газы. Над ним находится очень тонкий слой того же резинового материала, через который может проходить кислород. Верхняя часть чипа покрыта микрослоем белка, «чтобы клетки сердца выровнялись и сформировали ту же архитектуру, что и у нас в сердце», отмечают авторы работы. На белке выращиваются клетки сердца грызунов.

Чтобы имитировать сердечный приступ, газ с кислородом и газ без кислорода выпускается через каждый канал микрожидкостного устройства, подвергая сердце-на-чипе «кислородному градиенту» – подобно тому, что действительно происходит при сердечном приступе. 

Поскольку микрофлюидное устройство небольшое и его легко увидеть под микроскопом, оно позволяет исследователям наблюдать в режиме реального времени функциональные изменения, которые иногда происходят в сердце после приступа – например, аритмию. В будущем исследователи могут усложнить модель, добавив иммунные клетки или фибробласты – клетки, которые формируют рубцы после сердечного приступа.

[Фото: MEGAN REXIUS]